于晓海 郭戈

智能交通系统(Intelligent transportation system,ITS)是未来实现高效、环保、经济交通出行的重要技术[1−2],尤其是几乎所有城市都在面临严峻的交通拥堵和空气污染问题,因此,从交通管理部门、企业界到学术界都非常关注智能交通系统相关技术研究[3−4].作为ITS技术的重要组成,车辆队列行驶控制(也称道路火车)技术使同车道的车辆以较小的安全距离列队行驶,从而减小车辆行驶中的空气阻力,可大幅降低油耗,提高道路容量及交通流量,缓解交通拥堵.因此,车队行驶技术受到越来越多的关注[5−6].

车队中的车辆相互耦合,任何扰动引起的操作误差,有可能沿车队向后传播放大,导致车队跟踪性能下降甚至不稳定,因而带来严重的后果.车队行驶控制的关键在于设计一个合理的车辆间距策略,这直接关系着车队整体稳定及全局交通流的稳定性和交通效率[7].常见的间距策略包括固定间距策略(Constant spacing policy,CSP)、可变间距策略(Variable spacing policy,VSP),其中可变间距策略又分为固定时距策略(Constant time headway policy,CTHP)(或固定时隙策略)和可变时距策略(Variable time headway policy,VTHP)两种.

固定间距策略最为常用,可实现较小的车间距,从而使车队控制的优点最大化.但是,固定间距策略要求车辆间的信息交换与反馈及时可靠,当车辆间的通信不稳定或受限时,固定间距策略不能保证车辆队列稳定性.采用固定间距策略的研究文献很多,其中,文献[8]分析并对比了固定间距下不同拓扑结构的车队控制方法,文献[9]研究了双向异质信息反馈时的车辆……